印度登月失败 陆面临哪些技术难点呢?

据“科技日报”公众号消息,北京时间9月7日凌晨4点20分左右,印度“月船2号”探测器尝试在月球南极区域(南纬70.9度,东经22.8度)软着陆,寄望成为继美国、俄罗斯、中国之后,第四个实现月球软着陆的国家,以及第一个让探测器成功在月球南极着陆的国家。

但遗憾的是,着陆器在距离月球表面2.1公里的时候与地面失去联系,截止发稿,官方还在排查数据,分析原因。

印度为何选择在月球南极着陆?在此处着陆面临哪些技术难点呢?

中国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩对科技日报记者解释说:“人类探测器目前还没有在南极着陆过。此前多项研究表明,月球南极或北极存在水冰,如果印度探测器能证实水冰的存在。那么,这些水冰可开采后供人类使用,也可用作火箭燃料,推动深空探索。当然,在月球表面软着陆也面临极大的技术挑战。”

功亏一篑?着陆失败

在印度空间研究组织(ISRO)的任务控制中心内,紧张而漫长的几分钟被拉长了。在距离“维克拉姆”着陆器着陆还有大约半个小时,印度总理纳伦德拉·莫迪已经抵达位于印度斯里哈里科塔的萨蒂什·达万航天中心。

北京时间凌晨4点48,ISRO主任K.·西万在任务控制中心的一份声明中说:“‘维克拉姆’着陆器降落按计划进行,在2.1公里的高度正常工作。随后,着陆器与地面站之间的通讯中断。我们目前正在对数据进行分析。”

莫迪接过西万的话说:“勇敢点!我们取得的成就不小。”

美国太空网9月6日的报道称,西万没有具体说明ISRO何时能够提供有关“维克拉姆”着陆器命运的最新信息。将接收到的实时数据与任务轨迹进行对比可以得出,当通讯停止时,“维克拉姆”与目标着陆点的水平距离约为1公里。

“印度为我们的科学家感到骄傲!”莫迪在得知这一异常现象后不久在推特上写道:“他们尽了最大努力,一直让印度感到骄傲。这是勇敢的时刻,我们将会勇敢! ”

他补充说:“我们仍然抱有希望,并将继续为我们的太空计划努力。”

怀抱极大期望出发

2019年7月22日,印度使用印度国内运力最强的GSLV Mk3火箭将“月船2号”发射升空。

“月船2号”按计划于当地时间7月22号下午2时43分从印度南部的萨迪什·达万航天中心发射升

耗资1.5亿美元的“月船2号”探测器重2379千克,包括一枚轨道飞行器、一部名为“维克拉姆”(为了纪念印度太空计划的先驱、印度空间研究组织前主席维克拉姆··萨拉巴伊)的着陆器和一辆将探索月球表面的名为“普拉吉安”的机器人漫游车,这些设备几乎全都在印度设计和制造完成。

月球车

发射成功后,印度空间研究组织(ISRO)负责人K·西万说:“今天对印度空间、科学和技术来说是历史性的一天。”

据悉,轨道飞行器预计将绕月飞行一年左右,拍摄月球表面的图像,寻找水的迹象,并研究月球大气。着陆器的质量约为月球探测器重量的一半,在它的舱内有一个27千克重的月球车,月球车上有分析月球土壤的仪器。该月球车能够在其14天的寿命中从着陆器出发行进500米,并将数据和图像传回地球进行分析。

“月船2号”的发射自2018年以来多次遭遇挫折,印度空间研究组织错过了许多最后期限,原计划在今年1月至2月中旬的一个窗口期发射,结果再次推迟。

月球南极是个“香饽饽”

“月船2号”将尝试在罕有勘探的月球南极附近软着陆,探索过去从未被探索过的月球南极地区。据西万说,“月船2号”是ISRO执行的最复杂的任务之一,此次任务将以月球表面为重点,寻找水和矿物,测量月球地震等。

8月23日月船2号拍摄的月球

这是印度第二次开展探月任务,却是第一次尝试让探测器着陆。“月船2号”将探测据称位于月球南极附近太阳光完全照不到的地方、以冰的形式存在的水。

为什么印度会选择前往月球南极呢?

庞之浩解释说:“首先,人类目前还没有去过月球的南极。其次,此前多项研究表明,印度的南极或者北极可能存在水冰。如果这一想法获得证实,那么,这些水冰可开采后供人类使用,比如,可作为火箭燃料,也可供宇航员使用,甚至也有助于人类未来在月球构建人类基地。”

据美国国家航空航天局报道,月球南极的一些区域有恒久处于阴影中的环形山,其中一些地方的温度属于全太阳系最低温度之列,那里的水冰十分稳定。据信这些环形山的冰储量巨大,且“没有受到太阳辐射或地质作用的污染。”

庞之浩说:“月球的南极地区数十亿年没有受到阳光照射,是太阳系中最寒冷的地方之一,这也使得月球南极地区极可能包含了大量的水和太阳系起源的‘未受干扰的记录’”。

有鉴于此,近年来,月球南极引起了人们的极大兴趣,一些国家打算进入该地区。据报道,中国目前正打算在月球南极建一个月球科研站;而美国国家航空航天局(NASA)则正致力于让宇航员在2024年前登上月球。

庞之浩说:“找出月球南极的水资源分布是月船2号任务的主要目标之一,除此以外月船2号所携带的科学仪器设备本来计划进行一系列与太阳系起源相关的实验,那台六轮小月球车也计划在14个地球日期间漫游月球表面并做一系列表面与地下的实验。不过,现在这一切计划都落空了......”

“惊险的15分钟”

庞之浩进一步说:“当然,月球的南极北极和地球的南极北极差不多,这些地方的光线比较弱,天气很冷,航天器着陆有困难。”

8月3日月船2号拍摄的地球照片

西万说,耗资约1.4亿美元的“月船2号”项目是印度迄今为止最重要的项目,部分原因是月球表面软着陆的技术复杂性——他称其为“惊险的15分钟”。

庞之浩解释说:“在月球表面软着陆是个非常复杂、风险也比较大的技术。我们国家的着陆技术不错:一是离月球表面比较近,我们是变轨成近月点15公里,远月点100公里的椭圆轨道,在近月点15公里处进行软着陆。第二个,我们国家使用的是变推力发动机(1500N-7500N),刚开始推力比较大,后面推力越来越小;再一个,我们国家可以在100米处悬停。”

庞之浩说:“这次软着陆任务,对印度来说,是一个大挑战。首先,月球上没有大气,无法使用降落伞,所以,只能靠发动机,而印度好像还没有掌握大型变推力发动机技术;此外,印度探测器的近月点比较高,为30公里;此外,印度也没有掌握悬停避障技术——这一技术是为了保证探测器可以在相对平整的地方着陆,月球表面很多坑,如果没掌握有此项技术,只能盲降,在前苏联时期,盲降导致很多探测器降落失败。所以,此次任务对印度来说是一个风险比较大的事情。”

针对西万所说的“惊险的15分钟”,庞之浩解释说:“从着陆开始到落月,我国嫦娥三号探测器历时700秒,我们称之为‘黑色700秒’。而印度的轨道比较高,所以,耗费的时间会更长一点,为15分钟,这也是揪心且惊心动魄的15分钟。”

庞之浩最后表示:“此外,印度着陆器和月球车在月面的工作时间很短,只有一个白天时间(也就是地球上的14天),而且,其月球车只有20公斤,携带的设备也不多,所以,我认为印度此次尝试在月球软着陆,政治意义更大一些。”

(科技日报记者 刘霞)

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